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JP2008035620A - Bidirectional dc-dc converter - Google Patents

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JP2008035620A
JP2008035620A JP2006206320A JP2006206320A JP2008035620A JP 2008035620 A JP2008035620 A JP 2008035620A JP 2006206320 A JP2006206320 A JP 2006206320A JP 2006206320 A JP2006206320 A JP 2006206320A JP 2008035620 A JP2008035620 A JP 2008035620A
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field effect
battery
effect transistor
effect transistors
converter
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Application number
JP2006206320A
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Japanese (ja)
Inventor
Shinichi Yokoyama
晋一 横山
Fumiaki Ihara
文明 伊原
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Fujitsu Telecom Networks Ltd
Original Assignee
Fujitsu Telecom Networks Ltd
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Publication date
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  • Dc-Dc Converters (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To save space and reduce cost with respect to a bidirectional DC-DC converter for charging and discharging a battery. <P>SOLUTION: First to fourth field effect transistors Q1 to Q4 are connected in full bridge configuration. A power supply 3 is connected to one set of the opposite electrodes (between the point of junction between the first and third field effect transistors Q1, Q3, and the point of junction between the second and fourth field effect transistors Q2, Q4) of this full bridge connection. A battery 1 is connected to the other set of the opposite terminals (between the point of junction between the first and second field effect transistors Q1, Q2 and the point of junction between the third and fourth field effect transistors Q3, Q4) through a choke coil L1. A control unit 4 is provided which controls turn-on/off of the first to fourth field effect transistors Q1 to Q4 to charge or discharge the battery 1. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、バッテリの特性試験等に於けるバッテリの充電と放電との制御を行う双方向DC−DCコンバータに関する。   The present invention relates to a bidirectional DC-DC converter that controls charging and discharging of a battery in a battery characteristic test or the like.

バッテリの特性試験は、充電電流と端子電圧とを基にした充電特性と、放電電流と端子電圧とを基にした放電特性と、充電と放電との繰り返しによる充放電特性等を測定するものであり、従って、バッテリの充電を行う為の充電装置と、放電を行う為の電子負荷装置等の放電装置とを設ける場合が一般的である。例えば、図11に示すように、試験するバッテリ100に対して、バイアス電源101と昇圧チョッパ回路102と降圧チョッパ回路103と電源104とを設け、電源104の電圧を降圧チョッパ回路103により降圧してバッテリ100を充電し、又放電は、バッテリ100の端子電圧が零程度でも放電可能とする為のバイアス電源101を介して、昇圧チョッパ回路102により電源104の電圧より高くすることにより、電源104に戻すように放電を行わせるものである。   The battery characteristic test measures charging characteristics based on charging current and terminal voltage, discharging characteristics based on discharging current and terminal voltage, and charging / discharging characteristics by repeated charging and discharging. Therefore, it is common to provide a charging device for charging the battery and a discharging device such as an electronic load device for discharging. For example, as shown in FIG. 11, a bias power source 101, a step-up chopper circuit 102, a step-down chopper circuit 103, and a power source 104 are provided for the battery 100 to be tested, and the voltage of the power source 104 is stepped down by the step-down chopper circuit 103. The battery 100 is charged and discharged by making the voltage higher than the voltage of the power supply 104 by the boost chopper circuit 102 via the bias power supply 101 for enabling discharge even when the terminal voltage of the battery 100 is about zero. The discharge is made to return.

しかし、このようにバッテリの充電用の降圧チョッパ回路103と、放電用の昇圧チョッパ回路102等のそれぞれ専用の装置を設けることは、スペース的にも又コスト的にも不利である。そこで、充電用と放電用とのそれぞれの構成の一部を共通化した双方向DC−DCコンバータが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この双方向DC−DCコンバータは、降圧型チョッパ回路と昇圧型チョッパ回路との何れかの動作を行うように構成し、バッテリの充電を行う時は、降圧型チョッパ回路としてスイッチング動作を行う電界効果トランジスタを動作させ、且つ昇圧型チョッパ回路を構成する電界効果トランジスタの寄生ダイオードを利用し、又バッテリの放電を行う時は、昇圧型チョッパ回路としてスイッチング動作を行う電界効果トランジスタを動作させ、且つ降圧型チョッパ回路を構成する電界効果トランジスタの寄生ダイオードを利用する構成を有するものである。又電界効果トランジスタ等のスイッチング素子をブリッジ接続したフルブリッジコンバータは、各種の電源装置等に利用されている(例えば、特許文献2参照)。
特開2003−304644号公報 特開2006−67672号公報
However, providing dedicated devices such as the step-down chopper circuit 103 for charging the battery and the step-up chopper circuit 102 for discharging in this way is disadvantageous in terms of space and cost. In view of this, a bidirectional DC-DC converter in which a part of each configuration for charging and discharging is shared has been proposed (for example, see Patent Document 1). This bidirectional DC-DC converter is configured to perform either a step-down chopper circuit or a step-up chopper circuit, and performs a switching operation as a step-down chopper circuit when charging a battery. When a transistor is operated and a parasitic diode of a field effect transistor constituting a step-up chopper circuit is used, and a battery is discharged, a field effect transistor performing a switching operation is operated as a step-up chopper circuit and a step-down operation is performed. In this configuration, a parasitic diode of a field effect transistor that constitutes a type chopper circuit is used. A full bridge converter in which switching elements such as field effect transistors are bridge-connected is used in various power supply devices (see, for example, Patent Document 2).
JP 2003-304644 A JP 2006-67672 A

従来例の例えば図11に示す構成は、バッテリの充電用と放電用とのそれぞれ専用の構成を用いるものであるから、スペース的にもコスト的にも不利であり、又前記特許文献1に示す双方向DC−DCコンバータは、充電用の降圧型チョッパ回路と放電用の昇圧型チョッパ回路との構成の一部を共用化して、スペース的並びにコスト的な点を改善することができるが、未だ充分ではない問題がある。   For example, the configuration shown in FIG. 11 of the conventional example uses dedicated configurations for charging and discharging the battery, which is disadvantageous in terms of space and cost. The bidirectional DC-DC converter can share a part of the configuration of the step-down chopper circuit for charging and the step-up chopper circuit for discharging to improve the space and cost, but it is still There are problems that are not enough.

本発明は、従来の問題点を解決するもので、バッテリの充電用と放電用との構成を共用化して、省スペース化並びに低コスト化を図ることを目的とする。   An object of the present invention is to solve the conventional problems, and to share a configuration for charging and discharging a battery to reduce space and cost.

本発明の双方向DC−DCコンバータは、バッテリの充電及び放電を行わせる双方向DC−DCコンバータに於いて、電界効果トランジスタをフルブリッジ接続して、該フルブリッジ接続の一方の対向端子に電源を接続し、他方の対向端子にチョークコイルを介して前記バッテリを接続し、前記電界効果トランジスタのオン、オフを制御して、前記バッテリの充電又は放電を行わせる制御部を備えている。   A bidirectional DC-DC converter according to the present invention is a bidirectional DC-DC converter that charges and discharges a battery. A field effect transistor is connected in a full bridge, and a power source is connected to one opposing terminal of the full bridge connection. Is connected to the other opposing terminal via a choke coil, and the field effect transistor is controlled to be turned on and off to charge or discharge the battery.

又バッテリの充電及び放電を行わせる双方向DC−DCコンバータに於いて、第1、第2の電界効果トランジスタを直列に接続し、第3、第4の電界効果トランジスタを直列に接続し、前記第1の電界効果トランジスタと前記第3の電界効果トランジスタとの接続点と前記第2の電界効果トランジスタと前記第4の電界効果トランジスタとの接続点とを電源に接続し、前記第1の電界効果トランジスタと前記第2の電界効果トランジスタとの接続点と前記第3の電界効果トランジスタと前記第4の電界効果トランジスタとの接続点とにチョークコイルを介して前記バッテリを接続し、前記第1〜第4の電界効果トランジスタのオン、オフを制御して、前記バッテリの充電又は放電を行わせる制御部とを備えている。   In the bidirectional DC-DC converter for charging and discharging the battery, the first and second field effect transistors are connected in series, and the third and fourth field effect transistors are connected in series. A connection point between the first field effect transistor and the third field effect transistor and a connection point between the second field effect transistor and the fourth field effect transistor are connected to a power source, and the first electric field The battery is connected via a choke coil to a connection point between the effect transistor and the second field effect transistor and a connection point between the third field effect transistor and the fourth field effect transistor, To a control section for controlling on / off of the fourth field effect transistor to charge or discharge the battery.

又前記制御部は、前記第1及び第4の電界効果トランジスタをオンとして前記電源から前記チョークコイルを介して前記バッテリを充電した後、前記第1及び第4の電界効果トランジスタをオフとして、前記第2及び第3の電界効果トランジスタの寄生ダイオードを介して前記チョークコイルの蓄積エネルギによる前記バッテリの充電電流を前記電源に回生電力として流す制御を行う構成を有するものである。   The control unit turns on the first and fourth field effect transistors and charges the battery from the power source via the choke coil, and then turns off the first and fourth field effect transistors. In this configuration, the battery charging current based on the energy stored in the choke coil is controlled to flow as regenerative power to the power source via the parasitic diodes of the second and third field effect transistors.

又前記制御部は、前記第1及び第4の電界効果トランジスタをオンとして前記電源から前記チョークコイルを介して前記バッテリを充電した後、前記第4の電界効果トランジスタをオンとして、該第4の電界効果トランジスタと前記第2の電界効果トランジスタの寄生ダイオードとを介して前記チョークコイルの蓄積エネルギによる前記バッテリの充電電流を流す制御を行う構成を有するものである。   The control unit turns on the first and fourth field effect transistors to charge the battery from the power source via the choke coil, and then turns on the fourth field effect transistor to turn on the fourth field effect transistor. In this configuration, the charging current of the battery is supplied by the energy stored in the choke coil via the field effect transistor and the parasitic diode of the second field effect transistor.

又前記制御部は、前記第2及び第3の電界効果トランジスタをオンとして前記電源の電圧を前記バッテリの電圧と加算した電圧により前記チョークコイルを介して前記バッテリの放電を行い、前記第2及び第3の電界効果トランジスタをオフとして、前記チョークコイルの蓄積エネルギによる電圧と前記バッテリの電圧との和により前記第1及び第4の電界効果トランジスタの寄生ダイオードを介して前記電源に回生電力として前記バッテリの放電を継続させる制御を行う構成を有するものである。   The control unit turns on the second and third field effect transistors and discharges the battery via the choke coil with a voltage obtained by adding the voltage of the power source to the voltage of the battery, and the second and third field effect transistors are discharged. The third field effect transistor is turned off, and the sum of the voltage generated by the energy stored in the choke coil and the voltage of the battery is used as regenerative power to the power supply via the parasitic diodes of the first and fourth field effect transistors. It has the structure which performs control which continues discharge of a battery.

又前記制御部は、前記第2の電界効果トランジスタをオンとして該第2の電界効果トランジスタと前記第4の電界効果トランジスタの寄生ダイオードとを介して前記バッテリの放電を行い、前記第2の電界効果トランジスタをオフとして、記チョークコイルの蓄積エネルギによる電圧と前記バッテリの電圧との和により前記第1及び第4の電界効果トランジスタの寄生ダイオードを介して前記電源に回生電力として前記バッテリの放電を継続させる制御を行う構成を有するものである。   The control unit turns on the second field effect transistor to discharge the battery via the second field effect transistor and a parasitic diode of the fourth field effect transistor, and thereby performs the second electric field effect. The effect transistor is turned off, and the battery is discharged as regenerative power to the power supply via the parasitic diodes of the first and fourth field effect transistors by the sum of the voltage of the energy stored in the choke coil and the voltage of the battery. It has the structure which performs control to continue.

フルブリッジ接続の電界効果トランジスタからなる構成を、バッテリの充電用と放電用とに共用化できるから、省スペース化並びに低コスト化を図ることができる。又チョークコイルの蓄積エネルギを利用することにより、バッテリの放電時のバイアス用の電源を不要とすることができる。   Since a configuration including a field effect transistor with a full bridge connection can be shared for battery charging and discharging, space saving and cost reduction can be achieved. Further, by using the energy stored in the choke coil, it is possible to eliminate the need for a bias power source when the battery is discharged.

本発明の双方向DC−DCコンバータは、図1を参照して説明すると、第1〜第4の電界効果トランジスタQ1〜Q4をフルブリッジ接続し、このフルブリッジ接続の一方の対向端子(第1,第3の電界効果トランジスタQ1,Q3の接続点と、第2,第4の電界効果トランジスタQ2,Q4の接続点との間)に電源3を接続し、他方の対向端子(第1,第2の電界効果トランジスタQ1,Q2の接続点と、第3,第4の電界効果トランジスタQ3,Q4の接続点との間)にチョークコイルL1を介してバッテリ1を接続し、第1〜第4の電界効果トランジスタQ1〜Q4のオン、オフを制御して、バッテリ1の充電又は放電を行わせる制御部4を備えている。   The bidirectional DC-DC converter of the present invention will be described with reference to FIG. 1. The first to fourth field effect transistors Q1 to Q4 are connected in a full bridge, and one opposing terminal (first , Third field effect transistors Q1 and Q3 and a connection point between second and fourth field effect transistors Q2 and Q4), and power supply 3 is connected to the other opposing terminal (first and first field effect transistors). The battery 1 is connected via a choke coil L1 between the connection point of the second field effect transistors Q1 and Q2 and the connection point of the third and fourth field effect transistors Q3 and Q4). The control unit 4 is configured to control on / off of the field effect transistors Q1 to Q4 to charge or discharge the battery 1.

図1は、本発明の実施例1の説明図であり、1はバッテリ、2は電流検出部、3は電源、Vin+,Vin−は電源電圧、4は制御部、5,6は演算増幅器からなる誤差増幅器、7は制御信号出力部、contは(充電・放電)として示すように、バッテリ1に対する充電又は放電を指示する制御信号、L1はチョークコイル、C1,C2はコンデンサ、Q1〜Q4は第1〜第4の電界効果トランジスタを示し、点線で示すダイオードは、寄生ダイオードを示す。この第1〜第4の電界効果トランジスタQ1〜Q4の中の第1、第2の電界効果トランジスタQ1,Q2を直列に接続し、第3、第4の電界効果トランジスタQ3,Q4を直列に接続したフルブリッジ接続構成とし、フルブリッジ接続の一方の対向端子、即ち、第1,第3の電界効果トランジスタQ1,Q3の接続点と第2,第4の電界効果トランジスタQ2,Q4の接続点との間に電源3を接続し、他方の対向端子、即ち、第1,第2の電界効果トランジスタQ1,Q2の接続点と第3,第4の電界効果トランジスタQ3,Q4の接続点との間にチョークコイルL1を介してバッテリ1を接続する。   FIG. 1 is an explanatory diagram of a first embodiment of the present invention, in which 1 is a battery, 2 is a current detection unit, 3 is a power source, Vin + and Vin− are power supply voltages, 4 is a control unit, and 5 and 6 are operational amplifiers. An error amplifier 7, 7 is a control signal output unit, cont is a control signal instructing charging or discharging of the battery 1, as indicated by (charging / discharging), L 1 is a choke coil, C 1 and C 2 are capacitors, Q 1 to Q 4 are The diodes indicated by the dotted lines indicate the first to fourth field effect transistors and indicate parasitic diodes. Of the first to fourth field effect transistors Q1 to Q4, the first and second field effect transistors Q1 and Q2 are connected in series, and the third and fourth field effect transistors Q3 and Q4 are connected in series. A full bridge connection configuration, one opposing terminal of the full bridge connection, that is, a connection point between the first and third field effect transistors Q1 and Q3 and a connection point between the second and fourth field effect transistors Q2 and Q4. Is connected between the power supply 3 and the other opposing terminal, that is, between the connection point of the first and second field effect transistors Q1 and Q2 and the connection point of the third and fourth field effect transistors Q3 and Q4. Is connected to the battery 1 via the choke coil L1.

又バッテリ1の充電電流又は放電電流を電流検出部2により検出して、誤差増幅器5により参照電圧refと比較し、その差分を誤差増幅器6に入力し、鋸歯状波信号との比較によるパルス幅変調信号を形成して制御信号出力部7に入力する。参照電圧refは、所望の充電電流又は放電電流の設定値に対応した値とするものである。制御信号出力部7は、バッテリ1の充電又は放電を指示する制御信号contに従って、第1〜第4の電界効果トランジスタQ1〜Q4のオン、オフを制御すると共にそのオン期間を制御する。   Further, the charging current or discharging current of the battery 1 is detected by the current detection unit 2, and compared with the reference voltage ref by the error amplifier 5, and the difference is input to the error amplifier 6, and the pulse width is obtained by comparison with the sawtooth wave signal. A modulation signal is formed and input to the control signal output unit 7. The reference voltage ref is a value corresponding to a set value of a desired charging current or discharging current. The control signal output unit 7 controls on and off of the first to fourth field effect transistors Q1 to Q4 according to the control signal cont instructing charging or discharging of the battery 1, and controls the on period thereof.

以下図2〜図9を参照してバッテリの充電及び放電の動作を説明する。なお、電流検出部2と制御部4とは図示を省略している。又図2〜図5はバッテリの充電時の動作、図6〜図9はバッテリの放電時の動作を示すもので、制御ステージを、第1ステージ、第2ステージStage1,Stage2とし、各ステージに於ける電界効果トランジスタQ1〜Q4のオンはONとして示し、オフは無印として示す。又各ステージに於ける電界効果トランジスタのオン期間は、図1に示す電流検出部2による検出電流値が設定値を超えないように、前述のように、制御部4により制御される。又制御ステージは、第1、第2の2ステージからなる場合を示すが、更に増加して細かい制御を行うことも可能である。   The battery charging and discharging operations will be described below with reference to FIGS. The current detection unit 2 and the control unit 4 are not shown. 2 to 5 show the operation when the battery is charged, and FIGS. 6 to 9 show the operation when the battery is discharged. The control stage is the first stage and the second stage Stage1 and Stage2, and each stage has In the field effect transistors Q1 to Q4, ON is indicated as ON, and OFF is indicated as no mark. Further, the ON period of the field effect transistor in each stage is controlled by the control unit 4 as described above so that the current value detected by the current detection unit 2 shown in FIG. 1 does not exceed the set value. Although the control stage is composed of the first and second stages, the control stage can be further increased to perform fine control.

又バッテリの充電の場合、充電制御を示す制御信号contを、図1に示す制御部4の制御信号出力部7に入力する。それにより、電界効果トランジスタQ1〜Q4のオン、オフを制御する制御信号がそれぞれのゲートに印加される。この充電制御の場合、図2と図3とに示す制御と、図4と図5とに示す制御との何れかを選択することができるもので、図2に於いては、第1ステージに、制御信号出力部7(図1参照)から第1,第4の電界効果トランジスタQ1,Q4の黒丸印で示すゲート端子に制御信号を加えることにより、電界効果トランジスタQ1,Q4をオンとし、第2,第3の電界効果トランジスタQ2,Q3をオフのままとする。それにより、電源3から矢印方向に電流が流れてバッテリ1を充電する。次の第2ステージでは、図3に示すように、第1〜第4の電界効果トランジスタQ1〜Q4をオフとする。この時、チョークコイルL1による蓄積エネルギにより、第2,第3の電界効果トランジスタQ2,Q3の寄生ダイオードを介して矢印方向に電流が流れ、バッテリ1の充電を継続すると共に、電源3に回生電力として供給する方向の電流が流れる。   In the case of charging the battery, a control signal cont indicating charge control is input to the control signal output unit 7 of the control unit 4 shown in FIG. Thereby, a control signal for controlling on / off of the field effect transistors Q1 to Q4 is applied to each gate. In this charging control, either the control shown in FIGS. 2 and 3 or the control shown in FIGS. 4 and 5 can be selected. In FIG. By applying a control signal from the control signal output unit 7 (see FIG. 1) to the gate terminals indicated by black circles of the first and fourth field effect transistors Q1 and Q4, the field effect transistors Q1 and Q4 are turned on. 2. The third field effect transistors Q2 and Q3 are kept off. Thereby, a current flows from the power source 3 in the direction of the arrow to charge the battery 1. In the next second stage, as shown in FIG. 3, the first to fourth field effect transistors Q1 to Q4 are turned off. At this time, the energy stored in the choke coil L1 causes a current to flow in the direction of the arrow through the parasitic diodes of the second and third field effect transistors Q2 and Q3, and the battery 1 continues to be charged. Current flows in the direction of supply.

図4と図5とに示す制御は、第1ステージに、第1,第4の電界効果トランジスタQ1,Q4の黒丸印で示すゲート端子に制御信号を加えてオンとし、第2,第3の電界効果トランジスタQ2,Q3はオフとする。それにより、図4に示すように、バッテリ1を充電する矢印方向の電流が流れる。この第1ステージは、図2に示す場合と同様である。次の第2ステージに、図5に示すように、第4の電界効果トランジスタQ4の黒丸印で示すゲート端子に制御信号を加えてオンとし、第1〜第3の電界効果トランジスタQ1〜Q3をオフとする。それにより、チョークコイルL1による蓄積エネルギにより、オン状態となった電界効果トランジスタQ4と、オフ状態の電界効果トランジスタQ2の寄生ダイオードとを介して、矢印方向の電流が流れることにより、バッテリ1の充電を継続する。   The control shown in FIG. 4 and FIG. 5 is turned on by applying a control signal to the gate terminals indicated by black circles of the first and fourth field effect transistors Q1 and Q4 in the first stage. Field effect transistors Q2 and Q3 are turned off. Thereby, as shown in FIG. 4, the electric current of the arrow direction which charges the battery 1 flows. This first stage is the same as that shown in FIG. In the next second stage, as shown in FIG. 5, a control signal is applied to the gate terminal indicated by the black circle of the fourth field effect transistor Q4 to turn it on, and the first to third field effect transistors Q1 to Q3 are turned on. Turn off. As a result, the current stored in the arrow direction flows through the field effect transistor Q4 that is turned on and the parasitic diode of the field effect transistor Q2 that is turned off by the energy stored in the choke coil L1, thereby charging the battery 1. Continue.

又バッテリの放電の場合も、図6と図7とに示す制御と、図8と図9とに示す制御との何れかを選択することができるものであり、図6に於いては、第1ステージに於いて第2,第3の電界効果トランジスタQ2,Q3の黒丸印で示すゲート端子に制御信号を加えてオンとする。それにより、バッテリ1の電圧と電源3の電圧との和による電圧によって、矢印方向にバッテリ1の放電電流が流れる。この場合、バッテリ1の電圧が零に近い状態であっても、バイアス電源を必要とすることなく、バッテリ1の放電を行わせることができる。次の第2ステージに於いては、図7に示すように、第1〜第4の電界効果トランジスタQ1〜Q4をオフとする。その時、チョークコイルL1の蓄積エネルギにより、バッテリ1の電圧を昇圧した状態となり、電界効果トランジスタQ1,Q4の寄生ダイオードを介して電源3側に、矢印で示すように、バッテリ1の放電電流が流れる。この放電制御に於いても、図1に示す電流検出部2による検出電流が設定値を超えないように、オン期間を制御することができる。   In the case of battery discharge, either the control shown in FIGS. 6 and 7 or the control shown in FIGS. 8 and 9 can be selected. In FIG. In one stage, a control signal is applied to the gate terminals indicated by black circles of the second and third field effect transistors Q2 and Q3 to turn them on. As a result, the discharge current of the battery 1 flows in the direction of the arrow due to the voltage resulting from the sum of the voltage of the battery 1 and the voltage of the power source 3. In this case, even when the voltage of the battery 1 is close to zero, the battery 1 can be discharged without requiring a bias power source. In the next second stage, as shown in FIG. 7, the first to fourth field effect transistors Q1 to Q4 are turned off. At this time, the voltage of the battery 1 is boosted by the energy stored in the choke coil L1, and the discharge current of the battery 1 flows to the power source 3 side through the parasitic diodes of the field effect transistors Q1 and Q4 as shown by the arrows. . Also in this discharge control, the ON period can be controlled so that the current detected by the current detector 2 shown in FIG. 1 does not exceed the set value.

又図8と図9とに示す制御は、図8に示すように、第1ステージに第2の電界効果トランジスタQ2の黒丸印で示すゲート端子に制御信号を加えてオンとすると、このオン状態の第2の電界効果トランジスタQ2と、オフ状態の第4の電界効果トランジスタQ4の寄生ダイオードとを介して、矢印方向にバッテリ1の放電電流が流れる。次の第2ステージには、図9に示すように、第1〜第4の電界効果トランジスタQ1〜Q4をオフとする。それ時、チョークコイルL1の蓄積エネルギにより、バッテリ1の電圧を昇圧した状態となり、第1,第4の電界効果トランジスタQ1,Q4の寄生ダイオードを介して電源3側に、矢印で示すように、バッテリ1の放電電流が流れ、バッテリ1の放電を継続することができる。   The control shown in FIGS. 8 and 9 is performed when the control signal is applied to the gate terminal indicated by the black circle of the second field effect transistor Q2 in the first stage and turned on as shown in FIG. The discharge current of the battery 1 flows in the direction of the arrow through the second field effect transistor Q2 and the parasitic diode of the fourth field effect transistor Q4 in the off state. In the next second stage, as shown in FIG. 9, the first to fourth field effect transistors Q1 to Q4 are turned off. At that time, the voltage of the battery 1 is boosted by the energy stored in the choke coil L1, and as indicated by an arrow on the power source 3 side through the parasitic diodes of the first and fourth field effect transistors Q1 and Q4, The discharging current of the battery 1 flows, and the discharging of the battery 1 can be continued.

図10は、本発明の実施例2の説明図であり、20はバッテリ、21は回生型バッテリ充放電システム、22は双方向DC−DCコンバータ、23は交流回生コンバータ、24は絶縁トランス、25は制御コンピュータ、26は安全保護部、27は計測部を示す。双方向DC−DCコンバータ22は、前述の実施例1により説明した双方向DC−DCコンバータであり、バッテリ20の充電及び放電を制御する。又双方向DC−DCコンバータ22の電源として、交流回生コンバータ23と絶縁トランス24とを介して、例えば、3相交流200V又は400V(3φAC200V/400V)を用いる場合を示す。   FIG. 10 is an explanatory diagram of Embodiment 2 of the present invention, in which 20 is a battery, 21 is a regenerative battery charge / discharge system, 22 is a bidirectional DC-DC converter, 23 is an AC regenerative converter, 24 is an insulation transformer, 25 Denotes a control computer, 26 denotes a safety protection unit, and 27 denotes a measurement unit. The bidirectional DC-DC converter 22 is the bidirectional DC-DC converter described in the first embodiment, and controls charging and discharging of the battery 20. Further, as a power source for the bidirectional DC-DC converter 22, a case where, for example, a three-phase AC 200V or 400V (3φ AC 200V / 400V) is used via an AC regenerative converter 23 and an insulating transformer 24 will be described.

又制御コンピュータ25は、双方向DC−DCコンバータ22によるバッテリ20の充電又は放電を制御し、又計測部27によりバッテリ20の充放電特性の測定を行わせ、又安全保護部26を制御して、バッテリ20と双方向DC−DCコンバータ22と交流回生コンバータ23に障害が発生しないように監視する。バッテリ20の充電は、絶縁トランス24を介して交流回生コンバータ23に入力される交流電圧を直流電圧に変換し、その直流電圧を双方向DC−DCコンバータ22に入力してバッテリ20に充電電流を供給する。又前述の図3、図7及び図9に示すように、充電と放電との過程に於いて電源への電流が流れる場合、双方向DC−DCコンバータ22から交流回生コンバータ23側に電流が流れる状態であり、交流回生コンバータ23は、この直流の電流を3相交流に変換し、絶縁トランス24を介して交流電源側への回生電力とする。従って、バッテリ20の充電及び放電を、共通の双方向DC−DCコンバータ22により行うものであるから、省スペース化と低コスト化とを図ることができる。   The control computer 25 controls the charging or discharging of the battery 20 by the bidirectional DC-DC converter 22, causes the measurement unit 27 to measure the charge / discharge characteristics of the battery 20, and controls the safety protection unit 26. The battery 20, the bidirectional DC-DC converter 22 and the AC regenerative converter 23 are monitored so that no failure occurs. The battery 20 is charged by converting an AC voltage input to the AC regenerative converter 23 via the isolation transformer 24 into a DC voltage, and inputting the DC voltage to the bidirectional DC-DC converter 22 to supply a charging current to the battery 20. Supply. As shown in FIG. 3, FIG. 7 and FIG. 9, when current flows to the power source in the process of charging and discharging, current flows from the bidirectional DC-DC converter 22 to the AC regenerative converter 23 side. The AC regenerative converter 23 converts this DC current into a three-phase AC and uses the insulation transformer 24 as regenerative power to the AC power supply side. Therefore, since charging and discharging of the battery 20 are performed by the common bidirectional DC-DC converter 22, space saving and cost reduction can be achieved.

本発明の実施例1の説明図である。It is explanatory drawing of Example 1 of this invention. 本発明の実施例1の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of Example 1 of this invention. 本発明の実施例1の動作の説明図である。It is explanatory drawing of operation | movement of Example 1 of this invention. 本発明の実施例1の動作の説明図である。It is explanatory drawing of operation | movement of Example 1 of this invention. 本発明の実施例1の動作の説明図である。It is explanatory drawing of operation | movement of Example 1 of this invention. 本発明の実施例1の動作の説明図である。It is explanatory drawing of operation | movement of Example 1 of this invention. 本発明の実施例1の動作の説明図である。It is explanatory drawing of operation | movement of Example 1 of this invention. 本発明の実施例1の動作の説明図である。It is explanatory drawing of operation | movement of Example 1 of this invention. 本発明の実施例1の動作の説明図である。It is explanatory drawing of operation | movement of Example 1 of this invention. 本発明の実施例2の説明図である。It is explanatory drawing of Example 2 of this invention. 従来例の説明図である。It is explanatory drawing of a prior art example.

符号の説明Explanation of symbols

1 バッテリ
2 電流検出部
3 電源
4 制御部
Q1〜Q4 第1〜第4の電界効果トランジスタ
L1 チョークコイル
C1,C2 コンデンサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Battery 2 Current detection part 3 Power supply 4 Control part Q1-Q4 1st-4th field effect transistor L1 Choke coil C1, C2 Capacitor

Claims (6)

バッテリの充電及び放電を行わせる双方向DC−DCコンバータに於いて、
電界効果トランジスタをフルブリッジ接続して、該フルブリッジ接続の一方の対向端子に電源を接続し、他方の対向端子にチョークコイルを介して前記バッテリを接続し、前記電界効果トランジスタのオン、オフを制御して、前記バッテリの充電又は放電を行わせる制御部を備えた
ことを特徴とする双方向DC−DCコンバータ。
In a bidirectional DC-DC converter for charging and discharging a battery,
A field effect transistor is connected in a full bridge, a power source is connected to one opposing terminal of the full bridge connection, the battery is connected to the other opposing terminal via a choke coil, and the field effect transistor is turned on and off. A bidirectional DC-DC converter comprising a control unit that controls and charges or discharges the battery.
バッテリの充電及び放電を行わせる双方向DC−DCコンバータに於いて、
第1、第2の電界効果トランジスタを直列に接続し、第3、第4の電界効果トランジスタを直列に接続し、前記第1の電界効果トランジスタと前記第3の電界効果トランジスタとの接続点と前記第2の電界効果トランジスタと前記第4の電界効果トランジスタとの接続点とを電源に接続し、前記第1の電界効果トランジスタと前記第2の電界効果トランジスタとの接続点と前記第3の電界効果トランジスタと前記第4の電界効果トランジスタとの接続点とにチョークコイルを介して前記バッテリを接続し、前記第1〜第4の電界効果トランジスタのオン、オフを制御して、前記バッテリの充電又は放電を行わせる制御部とを備えた
ことを特徴とする双方向DC−DCコンバータ。
In a bidirectional DC-DC converter for charging and discharging a battery,
First and second field effect transistors are connected in series, third and fourth field effect transistors are connected in series, and a connection point between the first field effect transistor and the third field effect transistor; A connection point between the second field effect transistor and the fourth field effect transistor is connected to a power source, and a connection point between the first field effect transistor and the second field effect transistor is connected to the third field effect transistor. The battery is connected to a connection point between the field effect transistor and the fourth field effect transistor via a choke coil, and the on and off of the first to fourth field effect transistors are controlled to control the battery. A bidirectional DC-DC converter comprising a control unit that performs charging or discharging.
前記制御部は、前記第1及び第4の電界効果トランジスタをオンとして前記電源から前記チョークコイルを介して前記バッテリを充電した後、前記第1及び第4の電界効果トランジスタをオフとして、前記第2及び第3の電界効果トランジスタの寄生ダイオードを介して前記チョークコイルの蓄積エネルギによる前記バッテリの充電電流を前記電源に回生電力として流す制御を行う構成を有することを特徴とする請求項2記載の双方向DC−DCコンバータ。   The control unit turns on the first and fourth field effect transistors and charges the battery from the power source through the choke coil, and then turns off the first and fourth field effect transistors to turn the first and fourth field effect transistors off. 3. The control system according to claim 2, wherein the battery charging current is stored in the choke coil via the parasitic diodes of the second and third field effect transistors. Bidirectional DC-DC converter. 前記制御部は、前記第1及び第4の電界効果トランジスタをオンとして前記電源から前記チョークコイルを介して前記バッテリを充電した後、前記第4の電界効果トランジスタをオンとして、該第4の電界効果トランジスタと前記第2の電界効果トランジスタの寄生ダイオードとを介して前記チョークコイルの蓄積エネルギによる前記バッテリの充電電流を流す制御を行う構成を有することを特徴とする請求項2記載の双方向DC−DCコンバータ。   The controller turns on the fourth field effect transistor after turning on the first and fourth field effect transistors and charging the battery from the power supply via the choke coil. 3. The bidirectional DC according to claim 2, wherein a control is performed to flow a charging current of the battery by energy stored in the choke coil via an effect transistor and a parasitic diode of the second field effect transistor. DC converter. 前記制御部は、前記第2及び第3の電界効果トランジスタをオンとして前記電源の電圧を前記バッテリの電圧と加算した電圧により前記チョークコイルを介して前記バッテリの放電を行い、前記第2及び第3の電界効果トランジスタをオフとして、前記チョークコイルの蓄積エネルギによる電圧と前記バッテリの電圧との和により前記第1及び第4の電界効果トランジスタの寄生ダイオードを介して前記電源に回生電力として前記バッテリの放電を継続させる制御を行う構成を有することを特徴とする請求項2記載の双方向DC−DCコンバータ。   The control unit turns on the second and third field effect transistors and discharges the battery through the choke coil with a voltage obtained by adding the voltage of the power source to the voltage of the battery, and the second and second field effect transistors are discharged. 3 is turned off, and the battery as regenerative power is supplied to the power supply via the parasitic diodes of the first and fourth field effect transistors by the sum of the voltage of the energy stored in the choke coil and the voltage of the battery. The bidirectional DC-DC converter according to claim 2, wherein the bidirectional DC-DC converter has a configuration for performing a control for continuing the discharge of the current. 前記制御部は、前記第2の電界効果トランジスタをオンとして該第2の電界効果トランジスタと前記第4の電界効果トランジスタの寄生ダイオードとを介して前記バッテリの放電を行い、前記第2の電界効果トランジスタをオフとして、記チョークコイルの蓄積エネルギによる電圧と前記バッテリの電圧との和により前記第1及び第4の電界効果トランジスタの寄生ダイオードを介して前記電源に回生電力として前記バッテリの放電を継続させる制御を行う構成を有することを特徴とする請求項2記載の双方向DC−DCコンバータ。   The control unit turns on the second field effect transistor and discharges the battery via the second field effect transistor and a parasitic diode of the fourth field effect transistor, so that the second field effect is obtained. The transistor is turned off, and the battery is continuously discharged as regenerative power through the parasitic diodes of the first and fourth field effect transistors by the sum of the voltage of the energy stored in the choke coil and the voltage of the battery. The bidirectional DC-DC converter according to claim 2, wherein the bidirectional DC-DC converter has a configuration for performing control.
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